Способ ограничения выхода органических материалов в окружающую среду в процессе закладки фундамента, а также бетон, который может быть использован в этом способе
Настоящее изобретение относится к способу ограничения выхода органических материалов в окружающую среду в процессе закладки фундамента, согласно которому используется бетон на основе доменного шлака, размолотого до крупности приблизительно от 2500 до 5000 см2/г. Изобретение относится также к бетону, который может быть использован в названном выше способе. Техническим результатом является ограничение выхода органических материалов в окружающую среду при закладке фундамента. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.
Настоящее изобретение относится к способу ограничения выхода органических материалов в окружающую среду в процессе закладки фундамента, а также к бетону, который может быть использован в этом способе.
Изобретение может быть применено, в частности, в области конструирования и строительства.
Традиционно используемые в бетонах цементы приводят к получению материалов, реология которых не соответствует требованиям к изготовлению отливаемых в грунте свай или перегородки.
С целью адаптирования этой реологии для строительства фундаментов потребитель вынужден использовать значительные количества вспомогательных средств. При этом значительные количества органических материалов частично выщелачиваются и попадают в окружающую среду, главным образом в результате фильтрации в течение периода, когда бетон остается еще жидким.
Другим недостатком таких бетонов является изменение значения рН около зоны заливки бетонов. Повышение рН обусловлено главным образом растворением содержащейся в связующем извести.
Выщелачивание и выход органических материалов, связанные с упомянутым выше повышением рН, являются одной из причин дисбаланса кислорода в подземных водах.
В изобретении предлагается преодоление названных недостатков с помощью бетона, который позволяет ограничить выход названных органических материалов в окружающую среду.
Таким образом, согласно первому аспекту изобретение касается способа ограничения выброса органических веществ в окружающую среду в процессе закладки фундамента, в соответствии с которым используется бетон на основе доменного шлака, размолотого до крупности приблизительно от 2500 до 5000 см2/г, преимущественно приблизительно от 3500 до 4500 см2/г.
Хотя природа доменного шлака не является принципиально важной, желательно, чтобы она была основного типа и чтобы весовое отношение CaO/SiO2 было в пределах приблизительно от 1,10 до 1,35. В качестве примера доменного шлака, пригодного для использования в рамках настоящего изобретения, можно назвать материал, содержащий в качестве главных составляющих (в мас.%): 33-40% SiO2, 8-16% Al2O3, 39-44% СаО и 4-9% MgO.
Предпочтительно также, чтобы химический модуль шлака (содержание в % СаО × содержание в % Al2O3) был выше приблизительно 500.
Доменный шлак желательно активировать основным агентом. В качестве пригодного для изобретения активирующего агента можно назвать какое-либо соединение на основе извести, такое как сама известь или гидратированная известь (известная также под названием гашеная известь). Может быть также использовано соединение на основе сульфата, такого как гипс. Подходящим является также смешанное соединение (соединение на основе смеси извести с соединением на основе сульфата). В последнем случае весовое отношение соединения на основе к извести к соединению на основе сульфата обычно составляет приблизительно от 0,3 до 1,5. Можно также использовать цемент, такой, например, как цемент CLK СЕМ III/C или цемент CPJ СЕМ II, что дает возможность с успехом производить активацию с очень малым количеством извести.
Обычно желательно использование количества активирующего агента в пределах приблизительно от 2 до 15% от массы доменного шлака.
Бетон, используемый в способе по изобретению, может также содержать дефлоккулирующий и/или противообезвоживающий агенты. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения бетон содержит дефлоккулирующий и/или противообезвоживающий агент. Под противообезвоживающим агентом, в рамках настоящего изобретения, подразумевается соединение, которое ослабляет явление выдавливания содержащейся в бетоне свободной воды, когда бетон заливают под давлением.
Пригодный для использования в настоящем изобретении дефлоккулирующий агент является предпочтительно соединением фосфонатного типа, соответствующего, например, формулам:
в которых:
- R1 обозначает группу формулы
- каждый из R2 независимо обозначает водород, атом натрия
или атом калия;
- R3 обозначает группу
- R4, R5 и R6, одинаковые или разные, обозначают гидрокси,
С1-С4-алкил или группу R1;
- каждый из n независимо равен 2, 3, 4, 5 или 6.
В качестве примера соединений фосфонатного типа, имеющих преимущества при применении изобретения, могут быть, в частности, названы:
- гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота,
- аминотрис(метилен)фосфоновая кислота,
- этилендиаминтетраметилэтиленфосфоновая кислота,
- диэтилентриаминпентаметиленфосфоновая кислота,
- гексаметилендиаминтетраметиленфосфоновая кислота,
- или одна из натриевых или калиевых солей этих кислот,
из которых диэтилентриаминпентаметиленфосфоновая кислота (или одна из ее солей) является особенно предпочтительной.
Количество дефлоккулирующего агента обычно составляет приблизительно от 0,05 до 1,5% от массы доменного шлака.
Пригодный для изобретения противообезвоживающий агент является предпочтительно соединением из целлюлозы, таким, например, как карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза.
Количество противообезвоживающего агента обычно составляет приблизительно от 0,02 до 0,3% от массы доменного шлака.
Такого рода бетон требует лишь очень небольших количеств вспомогательных средств, поскольку он обеспечивает возможность регулировать развитие реологии. Кроме того, этот бетон не выделяет при его использовании органические вещества в подземные воды и рН в непосредственном окружении строительного объекта, сооружаемого с использованием бетона по изобретению, поднимается значительно ниже, чем в случаях с использованием традиционных бетонов, что является благоприятным для окружающей среды. К тому же содержание присутствующих в бетоне растворимых веществ, в частности SiO2, а также ионов Са2+ и SO4 2- значительно понижено.
Таким образом, согласно второму аспекту изобретение касается бетона для фундаментов, состоящего из смеси, содержащей (i) доменный шлак, (ii) активирующий агент и (iii) дефлоккулирующий и/или противообезвоживающий агент, где указанные составляющие являются такими, как определены выше.
Совершенно очевидно, что бетон, как это принято, содержит также наполнители, состоящие из песка и гравия или щебня, которые обычно составляют приблизительно 60-80% от массы бетона, а также воду.
Изобретение легче уяснить с помощью следующих примеров, которые приведены в качестве чисто иллюстративного материала.
Пример 1
Готовят бетон, смешивая следующие составляющие:
| Доменный шлак | 380 кг |
| Смесь Са(ОН)2/гипс | 20 кг |
| Вода | 200 л |
| Наполнители | 1850 кг |
В этом примере шлак размалывают до крупности 3500 см2/г. Бетон характеризуется временем обрабатываемости, равным 3 час, без использования вспомогательных средств. Бетон не содержит органических веществ, величина рН, выделяющейся при его обезвоживании воды, ограничена значениями 11,5-11,8, а его отношение СаОН)2/CaSO4 составляет 0,5.
В порядке сравнения: бетон, приготовляемый с использованием традиционного цемента, требует применения как минимум одного пластификатора, в то время как величина рН выделяющейся при его обезвоживании воды близка к 12,2 для цемента типа СЕМ III и к 12,5-12,7 для цемента типа СЕМ I.
Тот же бетон, приготовленный с использованием доменного шлака и имеющий крупность 4500 см2/г, характеризуется временем обрабатываемости приблизительно 2 часа.
Пример 2
Готовят бетон, смешивая следующие составляющие:
| Доменный шлак | 370 кг |
| Цемент CPJ СЕМ II | 20 кг |
| Вода | 200 л |
| Наполнители | 850 кг |
| Дефлоккулянт | 0,8 кг |
| Противообезвоживающий агент | 0,15 кг |
В этом примере шлак размалывают до крупности 4500 см2/г. Бетон характеризуется временем обрабатываемости приблизительно 5 часов, количество выделяющейся при его обезвоживании воды понижено вдвое по сравнению с традиционным бетоном, а величина рН этой воды ограничена величиной 11,8. Используемый противообезвоживающий агент позволяет ограничить количество органических добавок.
Сочетание противообезвоживающего агента и дефлоккулянта полностью предотвращает выход органических материалов в подземные воды. Для традиционного бетона этого типа потребовалось бы применение большего количества задерживающего дефлоккулянта и наносимый окружающей среде вред был бы лишь незначительно уменьшен, несмотря на применение противообезвоживающего агента.
1. Способ ограничения выхода органических веществ в окружающую среду в процессе закладки фундамента, которую осуществляют при помощи бетона, состоящего из доменного шлака, размолотого до крупности приблизительно от 2500 до 5000 см2/г, преимущественно приблизительно от 3500 до 4500 см2/г, активирующего агента, наполнителей, воды, дефлоккулирующего агента и/или противообезвоживающего агента.
2. Способ по п.1, в котором доменный шлак активируют с помощью соединения на основе извести, соединения на основе сульфата, смеси соединения на основе извести и соединения на основе сульфата или цемента.
3. Способ по п.2, в котором активирование доменного шлака осуществляют с помощью смеси одного соединения на основе извести и одного соединения на основе сульфата в массовом отношении приблизительно от 0,3 до 1,5.
4. Способ по п.2, в котором активирование доменного шлака осуществляют с помощью цемента.
5. Способ по любому из пп.2-4, в котором используют приблизительно от 2 до 15% активирующего агента в расчете на массу доменного шлака.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором дефлоккулирующим агентом является соединение фосфонатного типа формулы
| (1) | (2) |
в которых
R1 обозначает группу формулы
каждый из R2 независимо обозначает водород, атом натрия
или атом калия;
R3 обозначает группу
R4, R5 и R6 независимо друг от друга обозначают гидрокси, С1-С4-алкил или группу R1;
каждый из n независимо равен 2, 3, 4, 5 или 6.
7. Способ по п.6, в котором соединение фосфонатного типа выбирают из следующих соединений:
гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота,
аминотрис(метилен)фосфоновая кислота,
этилендиаминтетраметилэтиленфосфоновая кислота,
диэтилентриаминпентаметиленфосфоновая кислота,
гексаметилендиаминтетраметиленфосфоновая кислота,
или одна из натриевых или калиевых солей этих кислот.
8. Способ по одному из пп.5-7, в котором количество используемого дефлоккулирующего агента составляет приблизительно от 0,05 до 1,5% от массы доменного шлака.
9. Способ по одному из пп.5-8, в котором противообезвоживающий агент является предпочтительно соединением из целлюлозы, преимущественно карбоксиметилцеллюлозой, гидроксиметилцеллюлозой, гидроксиэтилцеллюлозой, гидроксипропилцеллюлозой.
10. Способ по одному из пп.5-9, в котором количество используемого противообезвоживающего агента составляет приблизительно от 0,02 до 0,3% от массы доменного шлака.
11. Способ по одному из пп.1-10, в котором доменный шлак характеризуется массовым отношением СаО/SiO2 приблизительно от 1,10 до 1,35.
12. Способ по одному из пп.1-11, в котором доменный шлак характеризуется химическим модулем выше приблизительно 500.
13. Бетон для фундаментов, состоящий из смеси, содержащей (i) доменный шлак, (ii) активирующий агент и (iii) дефлоккулирующий и/или противообезвоживающий агент, где указанные составляющие являются такими, как определены в пп.1-12.
